Львів
C
» » Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

Вивчення основних законів спадковості та мінливості організмів є однією з найбільш складних, але дуже перспективних завдань, що стоять перед сучасним природознавством. У даній статті ми розглянемо основні теоретичні поняття й постулати науки, так і розберемося з тим, як розв'язувати задачі з генетики.
Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

Актуальність вивчення закономірностей спадковості

Дві найважливіші галузі сучасної науки – медицина та селекція – розвиваються завдяки дослідженням вчених-генетиків. Сама ж біологічна дисципліна, назва якої було запропоновано в 1906 році англійським вченим У. Бетсоном, є не стільки теоретичною, скільки практичною. Всім, хто вирішить серйозно розібратися в механізмі наслідування різних ознак (наприклад, таких як колір очей, волосся, група крові), доведеться спочатку вивчити закони спадковості і мінливості, а також з'ясувати, як розв'язувати задачі з генетики людини. Саме цим питанням ми і займемося.


Основні поняття і терміни

Кожна галузь має специфічний, тільки їй властивий набір основних визначень. Якщо мова зайшла про науку, що вивчає процеси передачі спадкових ознак, під останніми будемо розуміти такі терміни: ген, генотип, фенотип, батьківські особини, гібриди, гамети і так далі. З кожним з них ми зустрінемося, коли будемо вивчати правила, що пояснюють нам, як вирішувати завдання з біології на генетику. Але на початку ми вивчимо гибридологический метод. Адже саме він лежить в основі генетичних досліджень. Він був запропонований чеським натуралістом Р. Менделем у 19 столітті.


Як успадковуються ознаки?

Закономірності передачі властивостей організму були відкриті Менделем завдяки дослідам, які він проводив з широко відомим рослиною - горохом посівним. Гибридологический метод являє собою схрещування двох одиниць, які відрізняються один від одного однією парою ознак (моногибридное схрещування). Якщо в досвіді беруть участь організми, які мають кілька пар альтернативних (протилежних) ознак, тоді говорять про полигибридном схрещуванні. Вчений запропонував наступну форму запису ходу гібридизації двох рослин гороху, які відрізняються забарвленням насіння. А - жовта фарба, а – зелена.
Як розв'язувати задачі з генетики на біології?
У цьому записі F1 – гібриди першого (I) покоління. Вони всі абсолютно единообразни (однакові), так як містять домінантний ген А, контролюючий жовте забарвлення насіння. Вищенаведена запис відповідає першим законом Менделя (Правило одноманітності гібридів F1). Знання його пояснює учням, як розв'язувати задачі з генетики. 9 клас має програму з біології, в якій детально вивчається гибридологический метод генетичних досліджень. У ній також розглядається і друге (ІІ) правило Менделя, зване законом розщеплення. Згідно з ним, у гібридів F2 отриманих від схрещування двох гібридів першого покоління один з одним, спостерігається розщеплення в співвідношенні за фенотипом 3: 1 а за генотипом 1: 2 до 1.
Як розв'язувати задачі з генетики на біології?
Використовуючи вищенаведені формули, ви зрозумієте, як розв'язувати задачі з генетики без помилок, якщо в їх умовах можна застосувати перший або вже відомий II закон Менделя, враховуючи, що схрещування відбувається при повному домінуванні одного з генів.

Закон незалежного комбінування станів ознак

Якщо батьківські особини відрізняються двома парами альтернативних ознак, наприклад, забарвленням насіння і їх формою, у таких рослин, як горох посівний, тоді в ході генетичного схрещування потрібно використовувати сітку Пиннета.
Як розв'язувати задачі з генетики на біології?
Абсолютно всі гібриди, які є першим поколінням, підкоряються правилу однаковості Менделя. Тобто вони жовті, з гладкою поверхнею. Продовжуючи схрещувати між собою рослини з F1 ми отримаємо гібриди другого покоління. Щоб з'ясувати, як розв'язувати задачі з генетики, 10 клас на уроках біології використовують запис дигибридного схрещування, застосовуючи формулу розщеплення за фенотипом 9:3:3:1. За умови, що гени розташовані у різних парах, можна використовувати третій постулат Менделя – закон незалежних комбинирований станів ознак.

Як успадковуються групи крові?

Механізм передачі такої ознаки, як група крові у людини, не відповідає закономірностям, розглянутими нами раніше. Тобто він не підпорядковується першому та другому закону Менделя. Це пояснюється тим, що така ознака, як група крові, згідно з дослідженнями Ландштейнера, контролюється трьома алелями гена I: А, В і 0. Відповідно генотипи будуть такими:
  • Перша група – 00.
  • Друга – АА або А0.
  • Третя група – ВВ або В0.
  • Четверта – АВ.
  • Ген 0 є рецесивною алелем до генами А і В. А четверта група є результатом кодоминирования (взаємної присутності генів А і В). Саме це правило потрібно обов'язково враховувати, щоб знати, як вирішувати задачі з генетики на групи крові. Але це ще не все. Для встановлення генотипів дітей по групі крові, народжених від батьків з різними її групами, скористаємося таблицею, що розташована нижче.
    Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

    Теорія спадковості Моргана

    Повернемося до розділу нашій статті «Закон незалежного комбінування станів ознак», в якому ми розглянули, як розв'язувати задачі з генетики. Дигибридное схрещування, як і сам ІІІ закон Менделя, якому вона підпорядковується, застосовне для алельних генів, що знаходяться в гомологічних хромосомах кожної пари.
    В середині 20 століття американський вчений-генетик Т. Морган довів, що більшість ознак контролюється генами, які розташовані в одній і тій же хромосомі. Вони мають лінійне розташування і утворюють групи зчеплення. І їх кількість одно саме гаплоїдному набору хромосом. У процесі мейозу, який приводить до утворення гамет, статеві клітини потрапляють не окремі гени, як вважав Мендель, а цілі їх комплекси, названі Морганом групами зчеплення.

    Кросинговер

    Під час профази I (її ще називають першим поділом мейозу) між внутрішніми хроматидами гомологічних хромосом відбувається обмін ділянками (лукусами). Це явище отримало назву кросинговеру. Воно лежить в основі спадкової мінливості. Кросинговер особливо важливий для вивчення розділів біології, що займаються вивченням спадкових захворювань людини. Застосовуючи постулати, викладені в хромосомної теорії спадковості Моргана, ми визначимо алгоритм, що відповідає на питання, як вирішувати завдання по генетики. Зчеплені з підлогою випадки спадкування є приватним випадком передачі генів, які розташовані в одній і тій же хромосомі. Відстань, яке існує між генами в групах зчеплення, виражається у відсотках - морганидах. А сила зчеплення між цими генами прямо пропорційна відстані. Тому кросинговер найчастіше виникає між генами, які розташовані далеко один від одного. Розглянемо явище зчепленого успадкування більш докладно. Але на початку пригадаємо, які елементи спадковості відповідають за статеві ознаки організмів.

    Статеві хромосоми

    В каріотипі людини вони мають специфічну будову: у жіночих особин представлені двома однаковими Х-хромосомами, а у чоловіків статевий парі, крім Х-хромосоми, є ще й У-варіант, що відрізняється як за формою, так і за набором генів. Це означає, що він не гомологічний Х-хромосомі. Такі спадкові хвороби людини, як гемофілія та дальтонізм, виникають внаслідок «поломки» окремих генів в Х-хромосомі. Наприклад, від шлюбу носительки гемофілії зі здоровим чоловіком можливе народження такого потомства.
    Як розв'язувати задачі з генетики на біології?
    Вище наведений хід генетичного схрещування підтверджує факт зчеплення гена, контролюючого згортання крові, зі статевою Х-хромосомою. Дана наукова інформація використовується для навчання учнів прийомам, що визначає, як розв'язувати задачі з генетики. 11 клас має програму з біології, в якій детально розглядаються такі розділи, як «генетика», «медицина» і «генетика людини». Вони дозволяють учням вивчити спадкові хвороби людини і знати причини, з яких вони виникають.

    Взаємодія генів

    Передача спадкових ознак - процес досить складний. Наведені раніше схеми стають зрозумілими тільки за наявності в учнів базового мінімуму знань. Він необхідний, так як забезпечує механізми, що дають відповідь на питання про те, як навчитися розв'язувати задачі з біології. Генетика вивчає форми взаємодію генів. Це полимерия, епістаз, комплементарність. Поговоримо про них детальніше. Приклад наслідування слуху у людини є ілюстрацією такого типу спілкування, як комплементарність. Слух контролюється двома парами різних генів. Перша відповідає за нормальний розвиток равлики внутрішнього вуха, а друга – за функціонування слухового нерва. В шлюбі глухих батьків, кожен з яких є рецесивною гомозиготой по кожній однієї з двох пар генів, народжуються діти з нормальним слухом. В їх генотипі присутні обидва домінантних гени, що контролюють нормальний розвиток слухового апарату.
    Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

    Плейотропія

    Це цікавий випадок взаємодії генів, при якому від одного гена, присутнього в генотипі, залежить фенотипическое прояв відразу декількох ознак. Наприклад, на заході Пакистану виявлені людські популяції деяких представників. У них відсутні потові залози на певних ділянках тіла. Одночасно у таких людей діагностували відсутність деяких корінних зубів. Вони не змогли сформуватися в процесі онтогенезу. У тварин, наприклад, каракульських овець, є домінантний ген W, який контролює забарвлення хутра, так і нормальний розвиток шлунка. Розглянемо, як успадковується ген W при схрещуванні двох гетерозиготних особин. Виявляється, що в їх потомстві 1/4 ягнят, які мають генотип WW, гине через аномалій у розвитку шлунка. При цьому 1/2 (мають сіре хутро) гетерозиготні і життєздатні, а 1/4 - це особини з чорним хутром і нормальним розвитком шлунка (їх генотип WW).
    Як розв'язувати задачі з генетики на біології?

    Генотип – цілісна система

    Множинна дія генів, полигибридное схрещування, явище зчепленого успадкування служать незаперечним доказом того факту, що сукупність генів нашого організму є цілісною системою, хоча і представлена індивідуальними алелями генів. Вони можуть успадковуватись за законами Менделя, незалежно чи локусами, зчеплене підкоряючись постулатам теорії Моргана. Розглядаючи правила, що відповідають за те, як розв'язувати задачі з генетики, ми переконалися, що фенотип організму формується під впливом як алельних, так і неалельних генів, що впливають на розвиток однієї або кількох ознак.